JP2000077081A

JP2000077081A - 燃料電池、燃料電池用セパレ―タ及びその製造方法

Info

Publication number: JP2000077081A
Application number: JP11099959A
Authority: JP
Inventors: Akitsugu Tashiro; 了嗣田代; Harufumi Hasuda; 春文蓮田; Tomonori Seki; 智憲関; Atsushi Fujita; 藤田　　淳
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Showa Denko Materials Co Ltd
Priority date: 1998-06-18
Filing date: 1999-04-07
Publication date: 2000-03-14
Anticipated expiration: 2019-04-07
Also published as: JP3413368B2

Abstract

(57)【要約】【課題】セパレータの厚さ方向の電気抵抗が低く、機
械的強度に優れ、また成形性も良好な燃料電池用セパレ
ータの製造方法、厚さ方向の電気抵抗が低く、機械的強
度に優れ、また成形性も良好な燃料電池用セパレータ及
びセパレータの厚さ方向の電気抵抗が低く、機械的強度
に優れ、高性能な燃料電池を提供する。【解決手段】膨張黒鉛粉と樹脂の混合物を、樹脂が溶
融又は硬化しない温度で圧縮する予備成形工程と、前記
工程により得られる予備成型品を樹脂が溶融又は硬化す
る温度で圧縮する熱成形工程を含むことを特徴とする燃
料電池用セパレータの製造方法、この製造方法により得
られる燃料電池用セパレータ及びこのセパレータを有し
てなる燃料電池。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気特性に優れた
燃料電池、燃料電池用セパレータ及びその製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、燃料電池用セパレータは、黒鉛ブ
ロックを加工し不浸透化する方法や耐食性金属を加工す
る方法、また、膨張黒鉛シートを何枚か積層し高圧で成
形し、得られた成形体に液状樹脂を含浸させ硬化させる
方法などで製造されていた。しかし前記の各製造方法で
は、加工及び成形の難しさからセパレータとしての十分
な特性が得られないばかりか、製造工程が多くコスト高
となり、重量の大きなものになるという欠点を有してい
た。

【０００３】これらを解決するものとして、国際公開番
号ＷＯ９７／０２６１２明細書では、特定の粒子径の膨
張黒鉛粉末を熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂に分散させ
た燃料電池用セパレータが記載されている。しかしなが
ら、この方法は、使用する黒鉛粉の形状からセパレータ
で最も重要な特性である、厚さ方向の電気抵抗が高くま
た機械的強度が低い問題があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】請求項１及び２記載の
発明は、セパレータの厚さ方向の電気抵抗が低く、機械
的強度に優れ、また成形性も良好な燃料電池用セパレー
タの製造方法を提供するものである。請求項３記載の発
明は、厚さ方向の電気抵抗が低く、機械的強度に優れ、
また成形性も良好な燃料電池用セパレータを提供するも
のである。請求項４及び５記載の発明は、セパレータの
厚さ方向の電気抵抗が低く、機械的強度に優れ、高性能
な燃料電池を提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、膨張黒鉛粉と
樹脂の混合物を、樹脂が溶融又は硬化しない温度で圧縮
する予備成形工程と、前記工程により得られる予備成形
品を樹脂が溶融又は硬化する温度で圧縮する熱成形工程
を含むことを特徴とする燃料電池用セパレータの製造方
法に関する。

【０００６】また、本発明は、前記樹脂が、開環重合に
より硬化反応するフェノール樹脂である燃料電池用セパ
レータの製造方法に関する。また、本発明は、前記の製
造方法により得られる燃料電池用セパレータに関する。
また、本発明は、前記のセパレータを有してなる燃料電
池に関する。さらに、本発明は、固体高分子型である前
記の燃料電池に関する。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明に用いられる膨張黒鉛粉の
原料となる黒鉛としては、天然黒鉛、キッシュ黒鉛、熱
分解黒鉛等の高度に結晶が発達した黒鉛が好ましいもの
として挙げられる。得られる特性と経済性のバランスを
考慮すると、天然黒鉛が好ましい。用いる天然黒鉛とし
ては、特に制限はなく、Ｆ４８Ｃ（日本黒鉛(株)製、商
品名）、Ｈ−５０（中越黒鉛(株)製、商品名）等の市販
品を用いることができる。

【０００８】前記黒鉛を膨張黒鉛にする方法に特に制限
はなく、公知の方法としては、硫酸、硝酸又は前記混合
液の酸成分に過酸化水素を添加したものに、黒鉛を浸積
して黒鉛層間化合物を生成させ、次いで、水洗してから
急速加熱して、黒鉛結晶のＣ軸方向を膨張処理する方法
が挙げられる。これにより、膨張した黒鉛が虫状形とな
り方向性のない複雑に絡み合った形態となる。

【０００９】膨張黒鉛粉の製造は、前記膨張黒鉛を、密
度が０．６g/cm³〜１．８g/cm³、好ましくは０．７g/cm
³〜１．７g/cm³になるようにロール、プレス等で加圧し
てシート状に加工し、膨張黒鉛同士の接触を更に大きく
し、電気特性を向上させたものを、粉砕，分級して行う
ことができる。ここで、密度が０．６g/cm³未満のシー
トを使用した場合、電気特性の向上があまり認められ
ず、また１．８g/cm³を超えるシートを使用した場合、
製造時に大きな圧力が必要となり、作業性及び生産性が
低下する傾向にある。

【００１０】また、膨張黒鉛粉の平均粒径に特に制限は
ないが、粉末樹脂との乾式混合を考慮すると、２５μｍ
以上であることが好ましく、２５μｍ〜５００μｍの範
囲であることがより好ましく、２５μｍ〜３００μｍの
範囲であることがさらに好ましく、２５μｍ〜２００μ
ｍの範囲であることが最も好ましい。ここで、平均粒径
が２５μｍ未満の膨張黒鉛粉を使用した場合、成形した
セパレータの機械的強度が低下する傾向にある。

【００１１】本発明において、前記膨張黒鉛粉と共に用
いられる樹脂としては、粉状の熱硬化性樹脂又は熱可塑
性樹脂があり、その構造に特に制限はなく、例えば、固
形エポキシ樹脂、メラミン樹脂、アクリル樹脂、レゾー
ルタイプ、ノボラックタイプ等の各種フエノール樹脂、
ポリアミド樹脂、粉状ポリアミドイミド樹脂、フェノキ
シ樹脂等が使用される。これらの樹脂は必要に応じて、
硬化剤、硬化促進剤、硬化触媒等を併用することができ
る。例えば、エポキシ樹脂は、硬化剤と硬化促進剤が併
用して使用される。これらの樹脂の中で、優れた特性バ
ランスを示し、経済性、作業性等にも優れることから、
フエノール樹脂が好ましい。

【００１２】フェノール樹脂としては、硬化反応時に発
生ガスが少なく、成形性が良くまた良好な諸特性を有す
る開環重合により硬化反応するフェノール樹脂が特に好
ましいものとして用いられる。開環重合により硬化する
フェノール樹脂としては、粉末状の樹脂が好ましく、一
般式（Ｉ）

【化１】に示されるジヒドロベンゾオキサジン環を含む樹脂が成
形性、耐熱性等に優れ、好ましい。この樹脂は、加熱に
より開環重合反応を起こし、触媒や硬化剤を用いること
なく、揮発分を発生させることなく優れた特性を持つ架
橋構造を形成することができる。

【００１３】前記ジヒドロベンゾオキサジン環を含む樹
脂としては、一般式（Ａ）

【化２】（式中、芳香環に結合する水素はヒドロキシル基のオル
ト位の１つを除き、置換基で置換されていてもよい）に
示す化学構造単位と一般式（Ｂ）

【化３】（式中、Ｒ¹は炭化水素基であり、芳香環に結合する水
素は、置換基で置換されていてもよい）に示す化学構造
単位を含むものが揮発性ガスの発生を抑制する効果が高
いので好ましく、一般式（Ａ）／一般式（Ｂ）のモル比
が４／１〜１／９で含むものが耐熱性等の点でより好ま
しい。なお、この比は、用いる材料の比率等により調整
できる。

【００１４】上記一般式（Ａ）及び一般式（Ｂ）で示さ
れる化学構造単位において、芳香環に結合する水素の代
わりに置換されていてもよい置換基としては特に制限は
ないが、メチル基、エチル基、プロピル基等のアルキル
基などの炭素原子数１〜１０のアルキル基が好ましいも
のとして挙げられる。また、一般式（Ａ）において、ヒ
ドロキシル基のオルト位の１つは硬化反応のために水素
を持つ。さらに、一般式（Ｂ）において、Ｒ¹で示され
る炭化水素基としては、メチル基、エチル基、シクロヘ
キシル基、フェニル基、置換フェニル基等の炭素原子数
１〜１０のものが挙げられる。

【００１５】前記各化学構造単位の数は、１分子中に含
まれる一般式（Ａ）の数をｍ、一般式（Ｂ）の数をｎと
するときに、ｍが１以上、ｎが１以上であればよいが、
数平均でｍ＋ｎが３〜１０であることが、硬化物の特
性、例えば耐熱性等の点で好ましい。

【００１６】上記各化学構造単位は、互いに直接結合し
ていてもよく、各種の基を介して結合していてもよい。
前記の基としては、有機基として、アルキレン基、キシ
リレン基等の炭化水素基などが好ましいものとして挙げ
られ、具体的には、

【化４】で示される基（但し、Ｒ²は、水素原子又はメチル基、
エチル基、プロピル基、イソプロピル基、フェニル基、
置換フェニル基等の炭素原子数１〜２０の炭化水素基を
示す）、炭素原子数５〜２０の鎖状アルキレン基などが
挙げられる。これは、原料として用いるフェノール性水
酸基を有する化合物の種類等により選択できる。

【００１７】前記ジヒドロベンゾオキサジン環を含む樹
脂は、例えば、フェノール性水酸基を有する化合物、ホ
ルムアルデヒド類及び第１級アミンから合成することが
できる。これらの材料からジヒドロベンゾオキサジン環
を含む樹脂を合成する方法としては、フェノール性水酸
基を有する化合物と第１級アミンとの混合物を好ましく
は７０℃以上に加熱したホルムアルデヒド類中に添加し
て、好ましくは７０℃〜１１０℃、より好ましくは９０
℃〜１００℃で、好ましくは２０分〜１２０分反応さ
せ、その後好ましくは１２０℃以下の温度で減圧乾燥す
る方法が挙げられる。

【００１８】前記フェノール性水酸基を有する化合物と
しては、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビフェ
ノール等のビスフェノール化合物、トリスフェノール化
合物、テトラフェノール化合物などの低分子フェノール
化合物や、フェノール樹脂を挙げることができる。フェ
ノール樹脂としては、フェノール若しくはキシレノー
ル、ｔ−ブチルフェノール、オクチルフェノール等のア
ルキルフェノールなどの１価のフェノール化合物、レゾ
ルシノール、ビスフェノールＡ等の多価フェノール化合
物とホルムアルデヒド類を反応させて得られるノボラッ
ク樹脂若しくはレゾール樹脂、フェノール変性キシレン
樹脂、メラミン変性フェノール樹脂、ポリブタジエン変
性フェノール樹脂等が挙げられる。

【００１９】前記ホルムアルデヒド類としては、ホルム
アルデヒドの他、ホルマリン、パラホルムアルデヒドや
ヘキサメチレンテトラミンのようなホルムアルデヒドを
発生するものを用いることもできる。第１級アミンとし
ては、メチルアミン、シクロヘキシルアミン等の脂肪族
アミン、アニリン、置換アニリン等の芳香族アミンが挙
げられる。耐熱性の面からは、芳香族アミンが好まし
い。

【００２０】これらの配合比に特に制限はないが、例え
ば、フェノール性水酸基を有する化合物のヒドロキシル
基（そのオルト位の少なくとも１つが水素であるもの）
１モルに対し、第１級アミンを０．２〜０．９モル、ホ
ルムアルデヒド類を第１級アミンの２倍モル量以上の比
で反応させることが好ましい。

【００２１】粉末状のフェノール樹脂を用いる場合、そ
の粒度分布に特に制限はないが、膨張黒鉛粉等の炭素材
料との混合性（特にドライブレンド法の場合）、成形時
に於ける樹脂の流れ性を考慮すると、数平均粒径で１μ
ｍ〜１００μｍが好ましく、５μｍ〜５０μｍが特に好
ましい。

【００２２】使用する膨張黒鉛粉と樹脂の混合比率は、
成形性及び特性を考慮すると膨張黒鉛粉／樹脂＝９５／
５〜３０／７０（重量比）の範囲が好ましく、２０／８
０〜５０／５０の範囲がより好ましい。ここで混合する
膨張黒鉛粉の量が９５／５を超える場合、成形性が悪化
し、樹脂不足により機械的強度が急激に低下する傾向が
あり、一方、３０／７０未満の場合、導電性が低下する
傾向がある。

【００２３】膨張黒鉛粉と樹脂の混合方法に特に制限は
なく、粉末樹脂を溶媒に溶解して、膨張黒鉛粉と良く混
合し、脱溶媒（熱硬化性樹脂の場合樹脂が硬化しない条
件下）し、得られた混合体を最適な大きさに粉砕、分級
する方法や膨張黒鉛粉と粉末樹脂とを乾式で混合する方
法（シエイカー、ミキサー等で溶媒無しで混合する方
法）が用いられる。コスト及び作業性を考慮すると乾式
混合法が好ましい。

【００２４】得られた混合物は、先ず、樹脂が溶融及び
硬化しない温度で圧縮し、予備成形する。予備成形の方
法に特に制限はないが、例えばコールドプレス（室温の
金型を使用し成形する）法などが適用される。予備成形
の目的は、成形する混合物の体積を減少させ、作業性を
向上させるばかりでなく、混合時に材料中に巻き込んだ
空気を極端に減少させることができ、最終成形品中のボ
イド等の欠陥を無くすことができる。また、予め樹脂中
の膨張黒鉛粉同士の接触を大きくすることができるの
で、電気特性も向上させることができる。

【００２５】コールドプレスの条件に特に制限は無い
が、例えば、室温のセパレータ成形用金型に所定量の混
合物を、数回に分け、充填とプレスを繰り返して、セパ
レータの予備成形品を得ることができる。プレス圧力に
特に制限はなく、例えば、ゲージ圧力で１０kg/cm²〜１
００kg/cm²といった条件を用いることができる。温度
は、樹脂が溶融及び硬化しない温度であれば特に制限は
ないが、通常０℃〜３０℃の室温が適用される。

【００２６】ついで得られる予備成形品を樹脂が溶融又
は硬化する温度で圧縮して熱成形する。熱成形は、予備
成形品を作成した金型を、そのまま（予備成形品を取り
出すことなく）加熱して再度加圧して行うこともできる
が、例えば、１４０℃〜２００℃に昇温した成形機熱板
にセパレータ成形用金型を挟み、金型が前記温度に達し
た時点で金型を取り出し前記したセパレータの予備成形
品を装填し、圧力をかけて成形する方法が、金型の昇温
時における樹脂の不均一な溶融及び硬化を避けることが
できるので好ましい。ここで圧力は、充填した予備成形
品全体に均一に熱を加えた後行うことが好ましいため、
予備成形品を装填してから無圧の状態で１分程度熱板上
に放置した後成形することが好ましい。プレス圧力に特
に制限はなく、例えば、ゲージ圧力で５０kg/cm²〜２０
０kg/cm²といった条件を用いることができる。

【００２７】熱成形時の加熱加圧保持時間は使用する樹
脂の成形温度での反応時間が目安となり決定される。ま
た、より一層生産性を向上させる目的で多段プレスを行
うことも可能である。なお、成形方法としては、所望の
セパレータの形状の金型等を使用する方法が直接にセパ
レータを成形できるので好ましいが、予め大きめの成形
体を作成し、これを切削して所望の形状と大きさのセパ
レータにすることもできる。

【００２８】本発明になる燃料電池用セパレータの大き
さ、厚さ、形状等に特に制限はない。図１に、本発明の
燃料電池用セパレータの一例の斜視図を示す。一般に、
燃料電池用セパレータ１には、反応ガスの流路を確保す
るため、図１に示されるようなリブが設けられている。
２はリブ部、３は溝部である。図１の（ａ）は両面にリ
ブが設けられているものであり、（ｂ）は片面にリブが
設けられているものである。

【００２９】本発明になる燃料電池用セパレータは、固
体高分子型、固体酸化物型、溶融炭酸塩型、アルカリ水
溶液型、酸水溶液型等種々の型式の燃料電池用セパレー
タとして使用可能である。

【００３０】燃料電池は、一般に、電解質層をはさんで
燃料極及び空気極の各電極層が存在し、その両側から挟
むセパレータを単位とするセルを含む。電解質として
は、アルカリ水溶液型の場合は水酸化カリウム等が用い
られ、酸水溶液型の場合はリン酸等が用いられ、固体高
分子型の場合はイオン交換膜等が用いられ、溶融炭酸塩
型の場合は炭酸リチウム等が用いられ、固体酸化物型の
場合は安定化ジルコニア等が用いられる。電極の基材と
しては、カーボン繊維等のカーボン材などが挙げられ、
必要に応じて、白金、パラジウム、銀、ニッケル等の触
媒層を表面に設けたものが用いられる。燃料ガスである
水素、炭化水素等は、水の分解物や天然ガス、石油、石
炭、メタノール等の原料を必要に応じて水素と反応させ
て水素リッチな改質ガスを取り出し、これを用いること
により供給される。本発明のセパレータは中でも、固体
高分子型燃料電池用として、特に好適である。

【００３１】図２に固体高分子型燃料電池の一例のセル
の構造を表す斜視図を示す。電池の反応を起こす最小単
位のセル４は、固体高分子電解質膜５、燃料極６、空気
極７の各層から構成される３層膜８と、それを両側から
挟むセパレータ９ａ、９ｂにより構成されている。この
ように構成されたセル３が図１に示すように数段積み重
ねられ、集合体としてのセルスタック１０が得られる。

【００３２】

【実施例】次に本発明の実施例を説明する。実施例１（１）膨張黒鉛粉の製造硫酸（濃度９９重量％）６００ｇと硝酸（濃度９９重量
％）２００ｇを３リットルのガラスビーカに入れた。こ
のものに黒鉛Ｆ４８Ｃ（固定炭素９９重量％以上、日本
黒鉛(株)製、商品名）４００ｇを配合し、ガラスはねを
取り付けた撹拌モータ（６０rpm）で６分間撹拌し、そ
の後、過酸化水素（濃度３５重量％）３２ｇを配合し、
１５分間撹拌した。撹拌終了後、減圧濾過で酸化黒鉛と
酸成分を分離し、得られた酸化黒鉛を別容器に移し、５
リットルの水を加え、１０分間撹拌し、減圧濾過で洗浄
酸化黒鉛と洗浄水を分離した。

【００３３】得られた洗浄酸化黒鉛をホーロー製のバッ
トに移し平らに均し、１２０℃に昇温した乾燥器で１時
間熱処理して水分を除去した。このものを更に８５０℃
に昇温した加熱炉に５分間入れ、密度が０．０１５g/cm
³の膨張黒鉛を得た。この膨張黒鉛をロールで圧延して
密度が０．１g/cm³のシートに加工し、得られたシート
を粗粉砕機（ホソカワミクロン(株)製、ロートプレック
ス（商品名））で粉砕後、微粉砕機（奈良機械製作所
(株)製、自由粉砕機Ｍ−３（商品名））で粉砕し、平均
粒径が１３０μｍの膨張黒鉛粉を得た。

【００３４】（２）開環重合するフェノール樹脂（ジヒ
ドロベンゾオキサジン環を含む樹脂）の製造フェノール１．９kg、ホルマリン（３７重量％水溶液）
１．０kg及びしゅう酸４ｇを５リットルのフラスコに仕
込み、環流温度で６時間反応させた。引き続き、内部を
６６６６．１Pa（５０mmHg）以下に減圧して未反応のフ
ェノール及び水を除去し、フェノールノボラック樹脂を
合成した。得られた樹脂は、軟化点８４℃ （環球
法）、３核体〜多核体／２核体比９２／１８（ゲルパー
ミエーションクロマトグラフィー法によるピーク面積
比）であった。

【００３５】次に合成したフェノールノボラック樹脂
１．７kg（ヒドロキシル基１６モルに相当）をアニリン
０．９３kg（１０モルに相当）と混合し、８０℃で５時
間攪拌し、均一な混合溶液を調製した。ついで５リット
ルフラスコ中に、ホルマリン１．６２kgを仕込み９０℃
に加熱し、さらに前記のノボラック／アニリン混合溶液
を３０分かけて少しずつ添加した。添加終了後、３０分
間、環流温度に保ち、しかる後に１００℃で２時間６６
６６．１Pa（５０mmHg）以下に減圧して縮合水を除去
し、反応し得るヒドロキシル基の７１モル％がジヒドロ
ベンゾオキサジン化されたジヒドロベンゾオキサジン環
を含む樹脂を得た。すなわち、上記ジヒドロベンゾオキ
サジン環を含む樹脂は、前記一般式（Ａ）と一般式
（Ｂ）のモル比を前者／後者で１／２．４５で含むもの
である。

【００３６】なお、前記フェノールノボラック樹脂にお
いて反応し得るヒドロキシル基の量は、下記のようにし
て算出したものである。すなわち、前記フェノールノボ
ラック樹脂１．７kg（ヒドロキシル基１６モルに相当）
をアニリン１．４kg（１６モルに相当）及びホルマリン
２．５９kgと反応させ、反応し得るヒドロキシル基のす
べてにジヒドロベンゾオキサジン環が導入された樹脂を
合成した。過剰のアニリン及びホルマリンは乾燥中にの
ぞかれ、収量は３．３４kgであった。このことから、前
記フェノールノボラック樹脂において、反応し得るヒド
ロキシル基の量は１４モル反応し、ジヒドロベンゾオキ
サジン環化したことを示している。

【００３７】（３）成形体の製造前記の（１）で製造した膨張黒鉛粉１０５ｇと前記の
（２）で作製した粉末フェノール樹脂４５ｇ（膨張黒鉛
粉／樹脂＝７０／３０）を、ビニール袋に計り取り空気
を入れて袋を膨らませた状態で約１分間乾式混合を行っ
た。

【００３８】前記混合粉を、容積５７８cm³の室温凹金
型に７５ｇ充填し凸金型をセット後、昇温前の７６トン
プレスを使用し、ゲージ圧力５０kg/cm²で１分間成形し
更に同金型にできた空間部に、残りの混合粉７５ｇを充
填し再度上記成形条件で成形し、立方体の電気抵抗測定
用成形体の予備成形品を作製した。

【００３９】上記予備成形品を作製後、成形金型をプレ
ス熱板上に乗せ熱板が１８０℃になるよう昇温を開始し
た。昇温開始後７０分で金型が１８０℃に達したところ
で、金型を取り出し上記予備成形品を均一になるように
装填した。その後プレスに戻し１分間無圧の状態で放置
した後、ゲージ圧力８０kg/cm²の条件で１５分間成形
し、得られた成形体を２００℃で１時間熱処理し、圧縮
面積部７７cm²（片面）、厚さ１８mmの外観良好な成形
体を得た。

【００４０】実施例２実施例１（１）で製造した膨張黒鉛粉を１２０ｇ、実施
例１（２）で作製した粉末フェノール樹脂を３０ｇ（膨
張黒鉛粉／樹脂＝８０／２０）使用した以外は、実施例
１（３）と同様の工程を経て圧縮面積部７７cm²（片
面）、厚さ１８mmの外観良好な成形体を得た。

【００４１】実施例３実施例１（１）で製造した膨張黒鉛粉を１３５ｇ、実施
例１（２）で作製した粉末フェノール樹脂を１５ｇ（膨
張黒鉛粉／樹脂＝９０／１０）使用した以外は、実施例
１（３）と同様の工程を経て圧縮面積部７７cm²（片
面）、厚さ１８ｍｍの外観良好な成形体を得た。

【００４２】比較例１予備成形を行わず１８０℃に昇温した金型に直接、実施
例１（３）で得た混合粉を、金属スプーンで押し込みな
がら充填し、以下実施例１（３）と同じ条件で成形、後
硬化して同寸法の外観良好な成形体を得た。

【００４３】比較例２予備成形を行わず１８０℃に昇温した金型に直接、実施
例３に示す量の膨張黒鉛粉と粉末フェノール樹脂を混合
して得られた混合粉を、金属スプーンで押し込みながら
充填し、以下実施例１（３）と同じ条件で成形、後硬化
して同寸法の外観良好な成形体を得た。

【００４４】比較例３膨張黒鉛粉の代わりに、りん片状黒鉛（中国産、＃５９
９）を１０５ｇ使用した以外は、実施例１（３）と同じ
配合、方法で予備成形品を作製し、成形後、後硬化して
成形体を得た。また、この成形体の外観は樹脂部と黒鉛
部が不均一であった。

【００４５】評価上記実施例１〜３及び比較例１〜３で製造した成形体の
外観、電気抵抗、曲げ強さについて評価した。曲げ強さ
は、成形体から、幅２０ｍｍ及び厚さ１．５mmの試験片
を切り出して測定した。結果を表１に示す。

【００４６】

【表１】

【００４７】（４）セパレータの製造前記実施例１〜３で得られた成形体から、リブの高さが
２．５mmで平板部分の板厚が０．５mm、リブの凹部の幅
２mm及び凸部の幅２mmの等ピッチの形状で１０度のリブ
テーパを有する形状のセパレータを切削加工により製造
したところ、外観の良好なセパレータが得られた。

【００４８】実施例４リブの高さが２．５mmで平板部分の板厚が０．５mm、リ
ブの凹部の幅２mm及び凸部の幅２mmの等ピッチの形状で
１０度のリブテーパを有する形状のセパレータを成形す
るための金型に実施例１（１）で製造した膨張黒鉛粉と
実施例１（２）で作製した粉末フェノール樹脂の混合粉
（膨張黒鉛粉／樹脂＝７０／３０）を、２０ｇ均一に充
填し、室温（約２０℃）で７６トンプレスを使用し、ゲ
ージ圧力５０kg/cm²で１分間予備成形し予備成形品を作
製した。

【００４９】上記予備成形品を金型から取り出し、次に
プレス熱板上で前記金型を１８０℃になる迄昇温し、こ
の金型に再度前記予備成形体を入れ、ゲージ圧力８０kg
/cm²の条件で１０分間成形し、さらに得られた成形体を
金属板２枚にはさんで２００℃で１時間熱処理し、外観
の良好で、強度にも優れるセパレータを得た。

【００５０】

【発明の効果】請求項１及び２記載の製造方法によれ
ば、セパレータの厚さ方向の電気抵抗が低く、機械的強
度に優れ、また成形性も良好な燃料電池用セパレータが
得られる。請求項３記載の燃料電池用セパレータは、厚
さ方向の電気抵抗が低く、機械的強度に優れ、また成形
性も良好である。請求項４及び５記載の燃料電池は、セ
パレータの厚さ方向の電気抵抗が低く、機械的強度に優
れ、高性能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の燃料電池用セパレータの一例を示す斜
視図であり、（ａ）は両面にリブが存在するもの、
（ｂ）は片面にリブが存在するものである。

【図２】本発明の燃料電池の一例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１セパレータ２リブ部３溝部４セル５固体高分子電解質膜６燃料極７空気極８３層膜９ａ、９ｂセパレータ１０セルスタック

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者関智憲茨城県日立市鮎川町三丁目３番１号日立化成工業株式会社山崎工場内 (72)発明者藤田淳茨城県日立市鮎川町三丁目３番１号日立化成工業株式会社山崎工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】膨張黒鉛粉と樹脂の混合物を、樹脂が溶
融又は硬化しない温度で圧縮する予備成形工程と、前記
工程により得られる予備成形品を樹脂が溶融又は硬化す
る温度で圧縮する熱成形工程を含むことを特徴とする燃
料電池用セパレータの製造方法。
【請求項２】樹脂が、開環重合により硬化反応するフ
ェノール樹脂である請求項１記載の燃料電池用セパレー
タの製造方法。
【請求項３】請求項１又は２記載の製造方法により得
られる燃料電池用セパレータ。
【請求項４】請求項３記載のセパレータを有してなる
燃料電池。
【請求項５】固体高分子型である請求項４記載の燃料
電池。